投影镜头及交互设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种投影镜头，其从成像侧至像源侧依次包括：具有正光焦度的第一透镜，其像侧面为凸面；具有光焦度的第二透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有光焦度的第三透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面，且其物侧面和像侧面均为非球面；所述投影镜头满足：0<(R1+R2)/(R1?R2)<2.0；其中，R1为所述第一透镜的物侧面的曲率半径，R2为所述第一透镜的像侧面的曲率半径。本实用新型还提供一种交互设备。本实用新型实施方式的投影镜头保证成像质量的同时可以降低尺寸。由于所述摄像镜头具有高成像质量及小尺寸等优点，因此可以应用于所述交互设备。
【专利说明】
投影镜头及交互设备
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种投影镜头，特别设及一种投影镜头及交互设备。
【背景技术】
[0002] 近来，随着科技的进步，交互设备的逐步兴起。某些交互设备包括投影镜头及摄像 镜头，投影镜头投射内容画面，而摄像镜头拍摄用户在投射内容画面上的操作，再经过处理 装置处理拍摄图像W识别操作，从而实现多点触控、手势识别等交互功能。
[0003] 为了适用于交互设备，投影镜头需要在保证小型化的同时具有足够大的视场角， W在较狭小的场合获得较大内容画面。另一方面，交互功能是否准确主要取决于内容画面 是否清晰，因此，投影镜头还需保证良好的成像质量W使摄像镜头能够获得准确的内容信 息。
[0004] 然而，传统的投影镜头通过采用较多的镜片来消除各种像差，W提高分辨率，如此 导致投影镜头全长变长，不利于小型化。另一方面，较大的视场角会导致投影镜头的崎变较 难控制，成像质量较差，不利于摄像镜头获得准确的内容信息。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型需 要提供一种投影镜头及交互设备。
[0006] 本实用新型实施方式的投影镜头，其从成像侧至像源侧依次包括：
[0007] 具有正光焦度的第一透镜，其像侧面为凸面；
[000引具有光焦度的第二透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；
[0009] 具有光焦度的第=透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；
[0010] 具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面，且其物侧面和像侧面均为非球面；
[0011] 所述投影镜头满足：
[0012] 0<(R1+R2)/(R1-R2)<2.0
[0013] 其中，Rl为所述第一透镜的物侧面的曲率半径，R2为所述第一透镜的像侧面的曲 率半径。
[0014] 在某些实施方式中，所述投影镜头满足：
[0015] 1.5<f4/CT4兰7.0
[0016] 其中，f4为所述第四透镜的有效焦距，CT4为所述第四透镜的中屯、厚度。
[0017] 在某些实施方式中，所述投影镜头满足：
[001 引 CRA<10°
[0019] 其中，CRA为像源高度对应的主光线入射至像源的角度。
[0020] 在某些实施方式中，所述投影镜头满足：
[0021] 0.8 <(CT1+CT2)/(CT3+CT4)兰1.0
[0022] 其中，CTl为所述第一透镜的中屯、厚度，CT2为所述第二透镜的中屯、厚度，CT3为所 述第=透镜的中屯、厚度，CT4为所述第四透镜的中屯、厚度。
[0023] 在某些实施方式中，所述投影镜头满足：
[0024] 0.3<ET4/CT4<0.6
[0025] |SAG41/SAG42| 兰2.0
[00%]其中，CT4为所述第四透镜的中屯、厚度，ET4为所述第四透镜的边缘厚度，SAG41为 所述第四透镜物侧面的矢高，SAG42为所述第四透镜像侧面的矢高。
[0027]在某些实施方式中，所述投影镜头满足：
[002引 0<fl/f4 兰 1.5
[0029] 其中，fl为所述第一透镜的有效焦距，f4为所述第四透镜的有效焦距。
[0030] 在某些实施方式中，所述投影镜头满足：
[0031] 0<f34/f<2.5;
[0032] 其中，f34为所述第=透镜和所述第四透镜的组合焦距，f为所述投影镜头的有效 焦距。
[0033] 在某些实施方式中，所述投影镜头满足：
[0034] 〇<R3/R4<1.0
[0035] -1.0<SAG22/DT22<-0.5
[0036] 其中，R3为所述第二透镜物侧面的曲率半径，R4为所述第二透镜像侧面的曲率半 径;SAG22为所述第二透镜像侧面的矢高，DT22为所述第二透镜像侧面的有效半径。
[0037] 在某些实施方式中，所述投影镜头满足：
[0038] 〇<R6/R7<1.5
[0039] R7/R8I<0.5
[0040] 其中，R6为所述第=透镜像侧面的曲率半径，R7为所述第四透镜物侧面的曲率半 径，R8为所述第四透镜像侧面的曲率半径。
[0041 ]在某些实施方式中，所述投影镜头满足：
[0042] EAT/1TL 兰 4.0
[0043] 其中，EAT为所述第一透镜至像源侧之间的空气间隔的总和，ITL为所述第一透镜 物侧面至像源侧的轴上距离。
[0044] 本实用新型实施方式的交互设备，其包括：
[0045] 所述投影镜头，所述投影镜头用于投射内容画面；
[0046] 摄像镜头，所述摄像镜头用于拍摄用户在所述内容画面上的操作W得到拍摄图 像;及
[0047] 处理装置，所述处理装置用于处理所述拍摄图像W识别所述操作。
[0048] 本实用新型实施方式的投影镜头保证成像质量的同时可W降低尺寸。由于所述摄 像镜头具有高成像质量及小尺寸等优点，因此可W应用于所述交互设备。
[0049] 本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0050] 本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中 将变得明显和容易理解，其中：
[0051 ]图1是实施例1的投影镜头的示意图；
[0052] 图2是实施例1的投影镜头的轴上色差图(mm);图3是实施例1的投影镜头的象散图 (mm);图4是实施例1的投影镜头的相对照度图；
[0053] 图5是实施例2的投影镜头的示意图；
[0054] 图6是实施例2的投影镜头的轴上色差图(mm);图7是实施例2的投影镜头的象散图 (mm);图8是实施例2的投影镜头的相对照度图；
[0055] 图9是实施例3的投影镜头的示意图；
[0056] 图10是实施例3的投影镜头的轴上色差图(mm);图11是实施例3的投影镜头的象散 图(mm);图12是实施例3的投影镜头的相对照度图；
[0057] 图13是实施例4的投影镜头的示意图；
[0058] 图14是实施例4的投影镜头的轴上色差图(mm);图15是实施例4的投影镜头的象散 图(mm);图16是实施例4的投影镜头的相对照度图；
[0059] 图17是实施例5的投影镜头的示意图；
[0060] 图18是实施例5的投影镜头的轴上色差图(mm);图19是实施例5的投影镜头的象散 图(mm);图20是实施例5的投影镜头的相对照度图；
[0061] 图21是实施例6的投影镜头的示意图；
[0062] 图22是实施例6的投影镜头的轴上色差图(mm);图23是实施例6的投影镜头的象散 图(mm);图24是实施例6的投影镜头的相对照度图。
[0063] 图25是本实用新型实施方式的交互设备的示意图。
【具体实施方式】
[0064] 下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中 自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通 过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用 新型的限制。
[0065] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中也'、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽 度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、 "顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为 了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、W特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语"第一"、 "第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术 特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可W明示或者隐含地包括一个或者更多个 所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个W上，除非另有明确具体的 限定。
[0066] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安 装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可W是固定连接，也可W是可拆卸连接，或一体地 连接;可W是机械连接，也可W是电连接或可W相互通讯；可W是直接相连，也可W通过中 间媒介间接相连，可W是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的 普通技术人员而言，可W根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0067] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之 "下"可W包括第一和第二特征直接接触，也可W包括第一和第二特征不是直接接触而是通 过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第 一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特 征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅 表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0068] 下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。 为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为 示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可W在不同例子中重复参考数字 和/或参考字母，运种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式 和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本 领域普通技术人员可W意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0069] 请参阅图1，本实用新型实施方式的投影镜头从成像侧至像源侧依次包括具有正 光焦度的第一透镜E1、具有光焦度的第二透镜E2、具有光焦度的第=透镜E3及具有正光焦 度的第四透镜E4。
[0070] 第一透镜El具有物侧面Sl及像侧面S2。第二透镜E2具有物侧面S3及像侧面S4。第 =透镜E3具有物侧面S5及像侧面S6。第四透镜E4具有物侧面S7及像侧面S8。第一透镜El的 像侧面S2为凸面。第二透镜E2的物侧面S3为凹面，像侧面S4为凸面。第=透镜E3的物侧面S5 为凸面，像侧面S6为凹面。第四透镜E4的物侧面S7为凸面，且物侧面S7和像侧面S8均为非球 面。
[0071] 投影时，光线自像源S9从第四透镜E4投入投影镜头，最终放大并投射出去。
[0072] 在某些实施方式中，投影镜头还可W包括设置在投影镜头成像侧的光圈ST0, W限 制出射光线角度。
[0073] 投影镜头满足：
[0074] 0<(R1+R2)/(R1-R2)<2.0
[0075] 其中，Rl为第一透镜El的物侧面SI的曲率半径，R2为第一透镜El的像侧面S2的曲 率半径。
[0076] 满足上面的条件式使得经过第一透镜El，并入射至第二透镜E2后的光线更加发 散，因而投影镜头的相对照度高，从而可W保证全视场内具有较高的解像力，提高清晰度。
[0077] 在某些实施方式中，投影镜头满足：
[007引 1.5<f4/CT4兰7.0
[0079] 其中，f 4为第四透镜E4的有效焦距，CT4为第四透镜E4的中屯、厚度。
[0080] 满足上面的条件式使得第四透镜E4的光焦度更加合理，足够大，也即是第四镜片 收缩光线的能力更强，因此，像源高度对应的主光线入射至像源的角度可W有效缩小。
[0081 ]在某些实施方式中，投影镜头满足：
[0082] CRA<10。
[0083] 其中，CRA为像源高度对应的主光线入射至像源的角度。
[0084] 满足上面的条件式，投影镜头与投影光路的禪合程度更高，可W提高边缘光能的 利用率，使得投影镜头具有较高的相对照度。
[0085]在某些实施方式中，投影镜头满足：
[00 化]0.8<(CT1+CT2)/(CT3+CT4)兰1.0
[0087] 其中，CTl为第一透镜El的中屯、厚度，CT2为第二透镜E2的中屯、厚度，CT3为第S透 镜E3的中屯、厚度，CT4为第四透镜E4的中屯、厚度。
[0088] 满足上面的条件式，使得投影镜头的四个透镜的厚度得到合理控制，透镜的厚度 更加均匀，因此更加易于加工。
[0089] 在某些实施方式中，投影镜头满足：
[0090] 0.3<ET4/CT4<0.6
[0091] |SAG41/SAG42| 兰2.0
[0092] 其中，CT4为第四透镜E4的中屯、厚度，ET4为第四透镜E4的边缘厚度，SAG41为第四 透镜E4的物侧面S7的矢高，SAG42为第四透镜E4的像侧面S8的矢高。
[0093] 满足上面的条件式使得第四透镜E4的镜片厚度分配合理，使边缘至中屯、的亮度均 匀，有效提升相对照度，提高像质清晰度。在某些实施方式中，投影镜头满足：
[0094] 0<fl/f4兰1.5
[00M]其中，fl为所述第一透镜的有效焦距，f4为所述第四透镜的有效焦距。
[0096] 满足上面的条件式使得投影镜头的透镜之间的光焦度分配更加合理，有利于修正 投影镜头的场曲，提高投影镜头的解像力。
[0097] 在某些实施方式中，投影镜头满足：
[009引 0<f34/f<2.5;
[0099] 其中，f34为第S透镜E3和第四透镜E4的组合焦距，f为投影镜头的有效焦距。
[0100] 满足上面的条件式使得投影镜头的透镜之间的光焦度分配更加合理，有利于修正 投影镜头的球差，提高投影镜头的成像质量。
[0101] 在某些实施方式中，投影镜头满足：
[0102] 〇<R3/R4<1.0
[0103] -1.0<SAG22/DT22<-0.5
[0104] 其中，R3为第二透镜E2的物侧面S3的曲率半径，R4为第二透镜E2的像侧面S4的曲 率半径；SAG22为第二透镜E2的像侧面S4的矢高，DT22为第二透镜E2的像侧面S4的有效半 径。
[0105] 满足上面的条件式使得第二透镜的曲线更加平滑，形状更加匀称，从而可W有效 减小投影镜头的尺寸，增大投影镜头的视场角。
[0106] 在某些实施方式中，投影镜头满足：
[0107] 〇<R6/R7<1.5
[010 引 |R7/R8|<0.5
[0109] 其中，R6为第S透镜E3的像侧面S6的曲率半径，R7为第四透镜E4的物侧面S7的曲 率半径，R8为第四透镜E4的像侧面S8的曲率半径。
[0110] 满足上面的条件式有利于修正投影镜头的各种像差，提高投影镜头的解像力。
[0111] 在某些实施方式中，投影镜头满足：
[0112] EAT/1TL 兰 4.0
[0113] 其中，E AT为第一透镜EI至像源侧之间的空气间隔的总和，!TL为第一透镜EI的物 侧面Sl至像源侧的轴上距离。
[0114] 满足上面的条件式，可W有效控制投影镜头的各个透镜之间的距离，从而整体上 控制投影镜头的尺寸。
[0115] 在某些实施方式中，第一透镜El、第二透镜E2、第S透镜E3及第四透镜E4可W采用 塑料透镜，并且都为非球面透镜，如此可W降低成本而且保证成像质量，又可W缩小尺寸。
[0116] 非球面的面型由W下公式决定：
[0117]
[0118] 其中，h是非球面上任一点到光轴的高度，C是顶点曲率，k是锥形常数，Ai是非球面 第i-th阶的修正系数。
[0119] 下面的实施方式中，IMA表示投影镜头投射的投影画面。
[0120] 实施例1
[0121] 表1
[0122]
[0126] 表3
[0127] L013引实施例3
[0136]表7
[0168] 从图1-24及上面的表格可知，本实用新型实施方式的投影镜头保证成像质量的同 时可W降低尺寸。
[0169] 由于摄像镜头具有高成像质量及小尺寸等优点，因此可W应用于交互设备。
[0170] 请参阅图25,在某些实施方式中，交互设备10包括投影镜头12、摄影镜头14及处理 装置16。投影镜头12用于投射内容画面。摄影镜头14用于拍摄用户在内容画面上的操作W 得到拍摄图像。处理装置16用于处理拍摄图像W识别所述操作。从而实现多点触控、手势识 别等义互功能。
[0171] 另外，投影镜头并未采用红外滤光片，因此可W用于全波段，包括红外波段。
[0172] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施方式"、"一些实施方式"、"示意性实施 方式"、"示例"、"具体示例"或"一些示例"等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具 体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书 中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特 征、结构、材料或者特点可W在任何的一个或多个实施方式或示例中W合适的方式结合。
[0173]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可W理 解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可W对运些实施方式进行多种变化、修改、 替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种投影镜头，其特征在于，从成像侧至像源侧依次包括： 具有正光焦度的第一透镜，其像侧面为凸面； 具有光焦度的第二透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面； 具有光焦度的第三透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面； 具有正光焦度的第四透镜，其物侧面为凸面，且其物侧面和像侧面均为非球面； 所述投影镜头满足:0〈(R1+R2)/(R1-R2)〈2.0; 其中，R1为所述第一透镜的物侧面的曲率半径，R2为所述第一透镜的像侧面的曲率半 径。2. 如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足:1.5〈f4/CT4 5 7.0; 其中，f4为所述第四透镜的有效焦距，CT4为所述第四透镜的中心厚度。3. 如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足:CRA〈 10° ; 其中，CRA为像源高度对应的主光线入射至像源的角度。4. 如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足：0.8〈（CT1+CT2)/ (CT3+CT4)兰1.0; 其中，CT1为所述第一透镜的中心厚度，CT2为所述第二透镜的中心厚度，CT3为所述第 三透镜的中心厚度，CT4为所述第四透镜的中心厚度。5. 如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足:0.3〈ET4/CT4〈0.6; SAG41/SAG42| ^2.0； 其中，CT4为所述第四透镜的中心厚度，ET4为所述第四透镜的边缘厚度，SAG41为所述 第四透镜物侧面的矢高，SAG42为所述第四透镜像侧面的矢高。6. 如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足:0〈f!/f4 S 1.5; 其中，Π 为所述第一透镜的有效焦距，f4为所述第四透镜的有效焦距。7. 如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足:0〈f34/f〈2.5; 其中，f34为所述第三透镜和所述第四透镜的组合焦距，f为所述投影镜头的有效焦距。8. 如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足:0〈R3/R4〈1.0; -1.0〈 SAG22/DT22<-0.5； 其中，R3为所述第二透镜物侧面的曲率半径，R4为所述第二透镜像侧面的曲率半径； SAG22为所述第二透镜像侧面的矢高，DT22为所述第二透镜像侧面的有效半径。9. 如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足:0〈R6/R7〈1.5; | R7/ R8|<0.5； 其中，R6为所述第三透镜像侧面的曲率半径，R7为所述第四透镜物侧面的曲率半径，R8 为所述第四透镜像侧面的曲率半径。10. 如权利要求1所述的投影镜头，其特征在于，所述投影镜头满足：ΣAT/TTL 5 4.0; 其中，ΣΑΤ为所述第一透镜至像源侧之间的空气间隔的总和，TTL为所述第一透镜物侧 面至像源侧的轴上距离。11. 一种交互设备，其特征在于包括： 如权利要求1-10任意一项所述的投影镜头，所述投影镜头用于投射内容画面； 摄像镜头，所述摄像镜头用于拍摄用户在所述内容画面上的操作以得到拍摄图像;及 处理装置，所述处理装置用于处理所述拍摄图像以识别所述操作。
【文档编号】G02B13/00GK205720845SQ201620458514
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】宋立通, 戴付建, 卢建龙
【申请人】浙江舜宇光学有限公司